当材料尺度降至纳米时，任何外部环境（如外力、热场、电场等）的变动都可能对它们结构及性能带来较大的影响，纳米材料是目前各类纳米元器件的构建基础，研究它们在外场加载下的结构演变和性能的变化对于纳米器件的稳定性具有重要的意义。本论文主要以原位透射电子显微学技术，针对典型的半导体纳米材料，开展了原位外场包括应力场及电场加载下，它们结构演变及电学性能的研究。具体研究内容如下：1.研究了弯曲应变对半导体纳米线结构演变及输运性能的影响；(1)<100>取向p型单晶Si纳米线弯曲变形下的结构演变与电学特性。该样品利用聚焦离子束技术从P型Si的单晶薄膜上切割获得，在高分辨透射电子显微镜中利用STM-TEM纳米操控系统对其实施弯曲形变，同时记录电流-电压（I-V）曲线的变化;结果表明随着弯曲应变的增大，纳米线电输运性能不断提高，当应变小于2%时，输运性能的提升最为迅速，最大可提升超过600%，当应变超过2%后，输运性能的提升接近饱和；而当应变超过3%后，输运性能有时会略微下降，这可能是由塑形行为导致。(2)对外延生长法制备的单根InGaAs和GaAs纳米线进行弯曲变形下的电学特性的研究。通过操控电学测试平台，在透射电子显微镜中实现了对单根InGaAs和GaAs纳米线的选取、固定以及弯曲变形，并利用该电学测试系统对应变过程中的纳米线进行电学输运性能的原位测试，结果显示两种半导体纳米线在弯曲变形下具有不同的电学行为，InGaAs纳米线的导电能力随应变的增大呈现先增大后减小的趋势，而GaAs纳米线则与之不同，应变增大时其导电能力也随之增强。2.考察电场加载下核壳纳米线（核：半导体纳米线，壳：非晶碳层）结构演变及电学性能的变化；1）在透射电镜中，利用STM-TEM纳米操控系统，进行单根半导体纳米线选取与固定，使之与两根W针尖形成金属-半导体-金属结构，并以纳米线为模板，利用电子束诱发沉积非晶碳的方法，在纳米线表面形成一层均匀的非晶碳层，然后对这种半导体纳米线-非晶碳的核壳结构加载不同电压，考察电流引起的热效应对InAs、InGaAs以及SiC纳米线的影响；结果发现纳米线在通电过程中都会烧熔，但临界电压有很大的差异不同，这可能与纳米线本身的熔点以及带隙相关；2)发展了一种透射电镜中原位制备单根碳纳米管的方法；对上述的核壳结构加载不同电压，发现除了纳米线被烧熔外，外部的非晶碳层在焦耳热的作用下，会发生结构转变，形成多壁碳纳米管，并对其进行了电学性能的测试，发现该纳米管具有较好的输运特性。